Per secoli, la metafora prevalente per il cervello in via di sviluppo è stata quella di una tabula rasa : una superficie incontaminata in attesa che l’esperienza scrivesse su di essa. Tuttavia, una nuova ricerca dell’Istituto di scienza e tecnologia Austria (ISTA) mette in discussione questo presupposto intuitivo.
Uno studio incentrato sul cervello dei topi suggerisce che i circuiti neurali non iniziano vuoti per poi riempirsi di connessioni nel tempo. Invece, iniziano la vita “piena” e caotica, possedendo una fitta rete di connessioni apparentemente casuale che viene successivamente raffinata e semplificata man mano che l’animale matura.
Il modello di potatura rispetto al modello di crescita
Lo studio, condotto dal neuroscienziato Peter Jonas, ha esaminato l’ippocampo, una regione critica del cervello responsabile della memoria spaziale e del consolidamento dei ricordi a breve termine in depositi a lungo termine. Nello specifico, il team ha analizzato i neuroni piramidali CA3, un circuito chiave all’interno di questa regione.
I risultati contraddicono l’aspettativa tradizionale secondo cui le reti neurali diventano più dense e complesse man mano che un organismo invecchia. Invece, i ricercatori hanno osservato un “modello di potatura” di sviluppo:
- Primi anni di vita: La rete neurale è estremamente densa con numerose connessioni apparentemente casuali.
- Maturazione: Man mano che il mouse cresce, queste connessioni vengono selettivamente eliminate o indebolite.
- Età adulta: Il risultato è una rete altamente ottimizzata, strutturata ed efficiente.
“Intuitivamente ci si potrebbe aspettare che una rete cresca e diventi più densa nel tempo”, spiega Peter Jonas. “Qui vediamo il contrario. Inizia in modo completo, per poi diventare snello e ottimizzato.”
Perché iniziare con troppe connessioni?
I ricercatori suggeriscono che questa “eccessiva ingegneria” alla nascita abbia uno scopo funzionale cruciale. L’ippocampo deve integrare complesse informazioni sensoriali provenienti da occhi, orecchie e naso per creare ricordi coerenti. Questo è un compito impegnativo per i neuroni immaturi.
Jonas suggerisce che una “connettività inizialmente esuberante” fornisce le basi necessarie per una comunicazione efficiente. Se i neuroni dovessero trovarsi da zero in uno scenario “tabula rasa”, il processo di apprendimento sarebbe notevolmente più lento.
Per visualizzarlo, considera la navigazione:
* Il modello di potatura: Immagina una città con una fitta griglia di strade preesistente. Per andare dal punto A al punto B, scegli semplicemente il percorso più efficiente. L’infrastruttura c’è già; ottimizzi semplicemente il tuo percorso.
* Il modello Blank Slate: Immagina di dover costruire una nuova strada da zero ogni volta che devi viaggiare da qualche parte. Ciò richiederebbe molto tempo e sarebbe inefficiente per un cervello in via di sviluppo che tenta di apprendere rapidamente.
Iniziando con un surplus di connessioni, il cervello si assicura che esistano potenziali percorsi, permettendogli di selezionare e rafforzare quelli più utili scartando il resto.
Fasi di sviluppo osservate
Il team ha monitorato l’attività elettrica e i processi cellulari attraverso tre distinte fasi di sviluppo nei topi:
1. Neonatale: subito dopo la nascita fino a 7-8 giorni di età.
2. Adolescente: di età compresa tra 18 e 25 giorni.
3. Adulto: circa 45–50 giorni.
I dati hanno mostrato costantemente che il circuito dell’ippocampo passa da uno stato di casualità ad alta densità a una rete precisa e strutturata. Questa potatura selettiva sembra essere il meccanismo che consente la complessa integrazione dei dati sensoriali necessari per la formazione della memoria.
Implicazioni per la comprensione umana
Sebbene questi risultati siano basati su modelli murini, offrono una nuova prospettiva avvincente sul neurosviluppo. Resta da chiedersi se il cervello umano segua la stessa traiettoria. Se è così, ciò suggerisce che la nostra capacità di apprendimento non si costruisce aggiungendo mattoni a un muro vuoto, ma piuttosto cesellando via il marmo in eccesso per rivelare una scultura funzionale.
Questa teoria del “inizio completo” solleva importanti domande sullo sviluppo della prima infanzia e su come i fattori ambientali potrebbero influenzare quali connessioni neurali vengono preservate e quali vengono potate. Sposta l’attenzione da quanto impariamo a quanto efficientemente il nostro cervello organizza quell’apprendimento.
In sostanza, il cervello non nasce come un vaso vuoto da riempire, ma come un sistema complesso e iperconnesso che impara semplificandosi.
